Legure cirkonija su čvrste otopine cirkonija ili drugih metala, uobičajena podgrupa koja ima zaštitni znak Circaloy. Cirkonijum ima veoma nizak presjek apsorpcije termičkih neutrona, visoku tvrdoću, duktilnost i otpornost na koroziju.
Zašto odabrati nas
Napredna oprema
Opremljeni topljenjem, kovanjem, štancanjem, rezanjem, obradom i CNC-om, pružamo procese za finalne proizvode.
Bogato iskustvo
Sa više od 20 godina iskustva, zajedno postižemo prosperitet sa našim klijentima.
Kontrola kvaliteta
Od VIM-a do proizvoda, kontrolišemo naš kvalitet iz ruda.
Rešenje na jednom mestu
Više od 3,000 tone na zalihama, a našim klijentima isporučujemo brzo.
Prednosti legura cirkonijuma
Visoka tačka topljenja:Legura cirkonijuma ima visoku tačku topljenja, koja se može koristiti za obradu i primenu u okruženju visokih temperatura.
Otpornost na koroziju:Legure cirkonija imaju odličnu otpornost na koroziju i mogu se koristiti dugo vremena u teškim okruženjima kao što su jaka kiselina, jaka lužina, visoka temperatura i visoki pritisak, tako da se široko koriste u oblastima hemijske industrije, pomorske i nuklearne industrije.
Dobra biokompatibilnost:Legura cirkonijuma neće izazvati odbacivanje kada dođe u kontakt sa biološkim tkivima, a može se koristiti u proizvodnji medicinskih uređaja i veštačkih zglobova i drugih medicinskih materijala, sa dobrom biokompatibilnošću.
Dobra mehanička svojstva:Legura cirkonija ima izvrsna mehanička svojstva, uključujući visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, visoku žilavost i visoku otpornost na habanje, itd., koja se može koristiti za proizvodnju visokokvalitetnih mehaničkih dijelova i alata.
Niski presjek apsorpcije toplinskih neutrona:Legura cirkonija ima vrlo nizak presjek apsorpcije toplinskih neutrona, koji se može koristiti kao strukturni materijal jezgra za nuklearne reaktore, kao što su obloge goriva, cijevi pod pritiskom, stentovi i cijevi za otvore.
Za šta se koristi legura cirkonijuma? Nuklearna i više
Atomski broj cirkonija je 40, sa simbolom elementa Zr. Element cirkonijuma ima izgled srebrnog metala, a gustina je 6,52 g/cm3. Zr ima vrlo mali presjek adsorpcije neutrona i relativno visoku tačku topljenja (1855 stepeni ili 3371 stepen F), što cirkonijum čini odličnim materijalom za štapove nuklearne energije. Tokom 1990-ih, oko 90% cirkonija proizvedenog svake godine trošilo se u nuklearnoj industriji. Međutim, kako se sve više ljudi upoznaje sa Zr i njegovim spojem, pronađeno je više primjena.
Cirkonijum dioksid ili cirkonijum je veoma važno jedinjenje cirkonija. ZrO2 može biti sirovina za tehničku keramiku, koja ima veliku tvrdoću i otpornost na habanje. Cirkonijum može biti i u obliku prozirnog kristala i izuzetno je tvrd, poput dijamanata. Tako se cirkonijumski elementi mogu naći i kod Jevreja, kao što su cirkonijumski prstenovi i cirkonijumske krunice, itd.
Metalni cirkonijum i legure cirkonijuma imaju prednosti u specijalizovanim hemijskim okruženjima - prvenstveno u sirćetnoj i hlorovodoničnoj kiselini. Otpornost cirkonija na koroziju dolazi od čvrsto vezanog oksida koji se formira gotovo trenutno. Kao rezultat toga, cirkonij se koristi za izradu komponenti elektroda, prirubničkih vijaka, cijevi i šipki za posebne primjene. Proizvodi od cirkonija također imaju široku primjenu u medicinskoj opremi, kao što su cirkonijski implantati.
Također je utvrđeno da materijali na bazi cirkonija imaju neka posebna svojstva. Cirkonij se koristio za proizvodnju visokotemperaturnih supravodljivih materijala, a Zr kristalne šipke se često koriste kao sirovina. Legure cirkonijuma se takođe smatraju obećavajućim materijalima za komercijalni amorfni metal, koji se naziva i metalno staklo. U poređenju sa uobičajenim metalnim materijalima, amorfni metal nema granice zrna, što dovodi do bolje otpornosti na habanje i tvrdoće. Štaviše, amorfni metali nemaju koroziju na granici zrna i mogu se toplotno formirati. Da bi se dobilo amorfno stanje, rastopljene legure moraju se brzo ohladiti. Obično, brzina treba da bude milione K/s, a nedavno razvijene legure na bazi Zr bi mogle da budu oko 1K/s.
Predviđa se da će potražnja za cirkonijumom rasti u narednim godinama zbog potražnje za nuklearnim elektranama širom svijeta. Međutim, samo nekoliko velikih kompanija posjeduje tehnologiju potrebnu za proizvodnju cirkonijumskih materijala na nuklearnom nivou, a ogromna ulaganja ometaju ulazak novih igrača. Iako nuklearna industrija i dalje troši veliki dio cirkonija koji se proizvodi svake godine, primjene u drugim područjima, poput keramike, brzo su se razvile posljednjih desetljeća.
Čisti cirkonijum je sjajan, sivo-beli, jak prelazni metal koji u manjoj meri podseća na hafnij i titanijum. Cirkonijum se uglavnom koristi kao vatrostalni materijal i sredstvo za zamućenje, iako se male količine koriste kao legirno sredstvo zbog njegove jake otpornosti na koroziju. Cirkonij i njegove legure se naširoko koriste kao obloge za goriva nuklearnih reaktora. Cirkonijum legiran niobijem ili kalajem ima izvrsna svojstva korozije.
Visoka otpornost na koroziju cirkonijumskih legura rezultat je prirodnog stvaranja gustog stabilnog oksida na površini metala. Ovaj film se samoiscjeljuje. Polako raste na temperaturama do približno 550 stepeni (1020 stepeni F) i ostaje čvrsto prianja. Željena osobina ovih legura je i nizak poprečni presjek hvatanja neutrona. Nedostaci cirkonija su svojstva niske čvrstoće i niska otpornost na toplinu, što se može eliminirati, na primjer, legiranjem niobijem.
Legure cirkonijum-niobijuma. Legure cirkonija sa niobijem koriste se kao obloge gorivnih elemenata VVER i RBMK reaktora. Ove legure su osnovni materijal montažnog kanala reaktora RBMK. Zr + 1% Nb legura tipa N-1 E-110 se koristi za obloge gorivnih elemenata, a Zr + 2.5% Nb legura tipa E{{5 }} se primjenjuje za cijevi montažnih kanala.
Cirkonijum – legure kalaja. Legure cirkonija, u kojima je kositar osnovni legirajući element, poboljšavaju njihova mehanička svojstva i imaju široku rasprostranjenost u SAD. Uobičajena podgrupa ima zaštitni znak Zircaloy. U slučaju legura cirkonij-kalaj, otpornost na koroziju u vodi i pari je smanjena, što rezultira potrebom za dodatnim legiranjem.
Materijal omotača za novi dizajn goriva 17×17 je takođe zasnovan na legurama cirkonijum-niobijum (npr. Optimizovani ZIRLO materijal), za koje je pokazano da imaju poboljšanu otpornost na koroziju u poređenju sa prethodnim materijalima za oblaganje goriva. Optimizovani nivo kalaja obezbeđuje smanjenu stopu korozije uz zadržavanje prednosti mehaničke čvrstoće i otpornosti na ubrzanu koroziju usled abnormalnih hemijskih uslova.
Troškovi cirkonija
Što se tiče cijene, ove legure su često izbor materijala za izmjenjivače topline i cijevne sisteme za hemijsku preradu i nuklearnu industriju. Cirkonijum je nusproizvod vađenja i prerade titanijumskih minerala i kositra. Od 2003. do 2007. godine, dok su cijene mineralnog cirkona stalno rasle sa 360 dolara na 840 dolara po toni, cijena sirovog cirkonijuma je smanjena sa 39.900 dolara na 22.700 dolara po toni. Metalni cirkonijum je mnogo skuplji od cirkona jer su procesi redukcije skupi. Svi troškovi značajno variraju sa određenom čistoćom.
Proizvodnja cirkonija
Proizvodnja metalnog cirkonija zahtijeva posebne tehnike zbog posebnih hemijskih svojstava cirkonija. Većina Zr metala se proizvodi od cirkona (ZrSiO4) redukcijom cirkonijum hlorida metalnim magnezijumom u Kroll procesu. Ključna karakteristika Kroll procesa je redukcija cirkonijum hlorida u metalni cirkonijum pomoću magnezijuma. Komercijalni nenuklearni cirkonijum obično sadrži 1-5% hafnijuma, čiji je presjek apsorpcije neutrona 600x veći od cirkonijuma. Hafnij se mora skoro u potpunosti ukloniti (smanjiti na < 0,02% legure) za primjenu u reaktorima.
Legure cirkonija u nuklearnoj industriji
Obloga goriva obično ima unutrašnji radijus od rZr,2=0.408 cm i vanjski radijus rZr,1=0.465 cm.
Obloga goriva je vanjski sloj gorivih šipki, koji stoji između rashladnog sredstva reaktora i nuklearnog goriva (tj. gorivnih peleta). Izrađen je od materijala otpornog na koroziju sa malim poprečnim presjekom apsorpcije za termičke neutrone (~ 0.18 × 10–24 cm2), obično od legure cirkonijuma. Obloga goriva obično ima unutrašnji radijus od rZr,2=0.408 cm i vanjski radijus rZr,1=0.465 cm. U poređenju sa gorivim peletom, u omotaču goriva gotovo da nema stvaranja toplote (obloga se lagano zagreva zračenjem). Sva toplota proizvedena u gorivu mora se prenijeti putem provodljivosti kroz oblogu; stoga je unutrašnja površina toplija od vanjske.
Tipičan sastav nuklearnih legura cirkonijuma je više od 95 posto cirkonija i manje od 2% kalaja, niobijuma, željeza, kroma, nikla i drugih metala, koji se dodaju radi poboljšanja mehaničkih svojstava i otpornosti na koroziju. Do danas, najčešće korištena legura u PWR-ima bila je cirkaloy 4. Međutim, trenutno se ona zamjenjuje novim legurama na bazi cirkonijum-niobijuma, koje pokazuju bolju otpornost na koroziju. Maksimalna temperatura na kojoj se legure cirkonija mogu koristiti u vodeno hlađenim reaktorima ovisi o njihovoj otpornosti na koroziju. Najčešće legure cirkonijuma, cirkaloj-2 i cirkaloj-4, sadrže jake stabilizatore kositar i kiseonik, plus stabilizatore gvožđe, hrom i nikl.
Legure tipa Zircalloy, u kojima je kalaj osnovni legirajući element koji poboljšava njihova mehanička svojstva, imaju široku rasprostranjenost širom svijeta. Međutim, u ovom slučaju dolazi do smanjenja otpornosti na koroziju u vodi i pari, što rezultira potrebom za dodatnim legiranjem. Poboljšanje koje je doneo aditiv niobijum verovatno uključuje drugačiji mehanizam. Visoka otpornost na koroziju metala legiranih niobijem u vodi i pari na temperaturama od 400-550 stepeni uzrokovana je njihovom sposobnošću pasivizacije sa stvaranjem zaštitnih filmova.
Oksidacija legura cirkonijuma
Oksidacija legura cirkonija jedan je od najproučavanijih procesa u nuklearnoj industriji. Oksidativnom reakcijom cirkonija s vodom oslobađa se plin vodonik, koji djelomično difundira u leguru i formira cirkonijum hidride. Hidridi su manje gustoće i mehanički su slabiji od legure; njihovo formiranje rezultira stvaranjem mjehura i pucanjem obloge – fenomenom koji je poznat kao vodonično krhkost. Iako su mnogi od ovih izvještaja napisani kako bi se pozabavili reakcijom goriva i pare sa legurama cirkonijuma u slučaju nuklearne nesreće, još uvijek postoji značajan broj izvještaja koji se bave oksidacijom legura cirkonijuma na umjerenim temperaturama od oko 800 K i niže. .
Budući potencijal i razvoj legure cirkonijuma
Kako industrije Cirkonijum i proizvodi od legura cirkonijuma pomeraju granice, legura cirkonijuma se pojavljuje kao ključni igrač u oblikovanju budućnosti industrijske primene. Sa svojom izuzetnom otpornošću na koroziju i stabilnošću na visokim temperaturama, legure cirkonija utiru put revolucionarnim inovacijama u različitim sektorima.
Tekući istraživački i razvojni napori u tehnologiji legure cirkonijuma podstiču napredak u vazduhoplovstvu, nuklearnoj energiji i industriji hemijske obrade. Inženjeri istražuju nove načine da poboljšaju snagu i izdržljivost legura cirkonijuma, otvarajući vrata za još raznovrsnije primene.
Pored njegovih mehaničkih svojstava, biokompatibilnost legure cirkonija čini je atraktivnom opcijom za medicinske implantate i uređaje. Potencijal za dalji rast u ovoj oblasti obećava budući da istraživači dublje uđu u optimizaciju legura cirkonijuma za biomedicinske svrhe.
Uz stalna poboljšanja i otkrića na horizontu, budućnost legure cirkonijuma izgleda svijetla jer nastavlja da revolucionira industrijske procese i pokreće inovacije naprijed.
Upotreba proizvoda od legure cirkonija u industrijskim aplikacijama nudi mnoštvo prednosti koje ga čine veoma poželjnim materijalom za različite industrije. Sa svojom izuzetnom otpornošću na koroziju, čvrstoćom na visokim temperaturama i biokompatibilnošću, legure cirkonija su spremne da igraju sve značajniju ulogu u oblikovanju budućnosti industrijske proizvodnje i tehnologije.
Kako se napredak nastavlja u razvoju i primjeni proizvoda od legure cirkonija, možemo očekivati još veće inovacije i napredak u industrijama u rasponu od zrakoplovstva i zdravstva do proizvodnje nuklearne energije. Svestranost i pouzdanost legura cirkonijuma čine ih vrednim sredstvom u pomeranju granica onoga što je moguće unutar industrijskih procesa.
Koristeći jedinstvena svojstva legura cirkonijuma, proizvođači mogu poboljšati performanse, poboljšati efikasnost, smanjiti troškove održavanja i na kraju dovesti do uspeha u svojim oblastima. Dok gledamo u budućnost, jasno je da će proizvodi od legura cirkonijuma i dalje biti na čelu vrhunske industrijske primene širom sveta.
Legure cirkonija za zadovoljavanje zahtjeva materijala u fuziji
Materijali i dizajn fuzijskog reaktora
Nuklearna fuzija je opsežno istražena posljednjih godina zbog svoje sposobnosti stvaranja čiste energije bez proliferacije radioaktivnih nusproizvoda. U fuziji, dva elementa se spajaju kako bi se oslobodila energija. Trenutno, najbolji kandidat za fuziju je reakcija deuterijum-tricijum. Deuterijum i tricijum su dva izotopa vodonika, koji kada se spoje stvaraju helijum, slobodne neutrone i energiju. Trenutno, dizajni koji se ocjenjuju za fuzijske reaktore su DEMO, STEP i ITER.
U fuzijskom reaktoru, izazovi neutronske efikasnosti se razlikuju od reakcija fisije. Tricijum se mora stalno dopunjavati da bi se održala dugoročna efikasnost fuzijske reakcije. Ovo se postiže razmnožavanjem tricijuma neelastičnim raspršivanjem neutrona. Kako se reakcije odvijaju na povišenim temperaturama i podložne su termičkom puzanju, potrebni su materijali koji mogu dobro raditi na povišenim temperaturama uz održavanje niskog presjeka toplinskih neutrona.
Odabir materijala sa superiornim strukturnim i termičkim svojstvima je bitan za siguran i optimalan dizajn komponenti fuzijskog reaktora. Ključni element dizajna fuzionog reaktora je zaštitni pokrivač, koji štiti instrumente reaktora od zračenja. Breeder deke se sastoje od skupa modula koji pokrivaju unutrašnjost posude fuzijskog reaktora i moraju izdržati ekstremne temperature i intenzivne fluksove neutrona. Osim toga, osigurava maksimalnu efikasnost reaktora.
Materijali koji su istraženi kao kandidati za dizajn pokrivača uključuju vanadijum, gvožđe, silicijum i legure i kompozite na bazi hroma. Nedavne studije su pokazale da je cirkonijum (Zr) povoljan kandidat ako se koristi kao strukturni materijal u prvom zidu oplemenjivačkog pokrivača u reaktoru nalik DEMO.
Prednosti cirkonija
Cirkonijum se već koristi kao materijal u aplikacijama fisijskih reaktora oko šest decenija. Danas se mnoge legure cirkonija koriste kao obloge goriva i sklopovi u fisijskim reaktorima lake vode. Uobičajene legure uključuju Zr-2.5, ZIRLOTM i Circaloy-2 i –4. Uspjeh ovih legura je uglavnom bio rezultat malog poprečnog presjeka njihove apsorpcije toplinskih neutrona, u odnosu na druge elemente strukturnog materijala.
Prednost malog poprečnog presjeka apsorpcije termalnih neutrona je u tome što omogućava veću dostupnost neutrona, što održava kritičnost reakcije fisije. Ostali materijali trebaju dodatno obogaćivanje, što može biti finansijski skupo. Međutim, kako se reakcije fuzije dešavaju na povišenim temperaturama i postoji inherentno termalno puzanje koje se javlja tokom rada, trenutne legure cirkonijuma su nedovoljne.
Istraživanje trenutnih legura cirkonijuma i rešavanje problema
U studiji objavljenoj u Journal of Nuclear Materials, autori su istražili nekoliko trenutno komercijalno dostupnih legura cirkonija, uključujući binarne legure kao što su Zr-V i Zr-Si legure, kao i legure višeg reda kao što su Zr-Nb-Ti i Zr-Mo-Sn. Zaključeno je da bi uz daljnja istraživanja legure višeg reda mogle pokazati povoljna toplinska i strukturna svojstva (kao što su čvrstoća i duktilnost) uz održavanje niskog presjeka toplinskih neutrona.
Međutim, trenutno postoje nepotpuni podaci o performansama ovih legura na povišenim temperaturama koje nastaju tokom rada. U fuzijskom reaktoru, temperature bi lako mogle doseći i do 500-700 oC. Očekuje se da će svaki strukturni materijal sastavljen od legura cirkonijuma pokazati superiorna termička i mehanička svojstva kada se koristi u tečnim metalima ili helijumom hlađenim oplemenjivačima.
Istražujući trenutno dostupne legure cirkonijuma, autori su zaključili da bi upotreba Zr-4 kao oplemenjivačkog konstruktivnog materijala značajno poboljšala odnos tricijuma. Iako je ovo značajno bolje od drugih kandidata kao što je V-4Cr-4Ti, još uvijek postoje problemi sa čvrstoćom, otpornošću na termičko puzanje i svojstvima zamora pri povišenim temperaturama. Štaviše, nečistoće mogu uzrokovati probleme krhkosti, olakšavajući potrebu za zaštitnim premazima.
Naša fabrika
Baoji West Titanium Materials Co., Ltd (West-Ti) je osnovan 2019. godine sa registrovanim kapitalom od 60 miliona juana, koji se nalazi u Baojiju, provinciji Shaanxi, poznatoj kao kineska dolina titana. Kompanija je spojena sa Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd. i Baoji Overflow Industrial Co., Ltd., obe kompanije imaju više od 20 godina iskustva u industriji titana. U 2019., zajednički osnovani posao Baoji West Titanium Materials Co., Ltd pokriva preradu i prodaju rijetkih metala kao što su titanijumski kolut, ploče, šipke, žica i kovanje titanijuma.
FAQ
Kao jedan od najprofesionalnijih proizvođača i dobavljača legure cirkonija u Kini, odlikuju nas kvalitetni proizvodi i konkurentna cijena. Ovdje možete slobodno kupiti leguru cirkonija za prodaju i dobiti ponudu iz naše tvornice. Kontaktirajte nas za prilagođenu uslugu.
титан миг сым, ферро углерод титаны, титан иретмәһе